In de binnenlanden van het grensgebied tussen Mexico en Guatemala, op zo’n 150 kilometer van de dichtstbijzijnde kust, voer het onderzoeksteam in een bootje op de rivier San Pedro Mártir toen er iets verrassends opdook: een mangrovebos aan de oever van een glinsterende lagune, direct naast de rivier.
Dit was geen plek waar je mangroven zou verwachten, want normaliter groeien deze bomen in smalle stroken langs de kust, waar ze gedijen in zeer zilte getijdewateren.
Maar om een of andere redenen lag op deze plek een mangrovebos, zo’n tien meter boven de huidige zeespiegel en boven een reeks stroomversnellingen. Na zorgvuldig onderzoek ontdekte het team iets nóg opmerkelijkers: deze mangroven waren levende overblijfselen van een oerwereld. De verre voorloper van dit bos ontstond hier zo’n honderdduizend jaar geleden, toen de planeet veel warmer was dan tegenwoordig en de zeespiegel veel hoger lag. En nadat de wereldzeeën weer begonnen te dalen, was deze populatie mangroven er in geslaagd op deze plek te overleven.
“We hebben een beeld van een verdwenen oerwereld kunnen oproepen,” zegt Octavio Aburto-Oropeza, onderzoeker van het Scripps Institute of Oceanography in San Diego, Californië en hoofdauteur van de nieuwe studie, die is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ver van de moderne kustlijn kan dit oeroude mangrovebos onderzoekers in de hele wereld antwoord geven op de vraag hoe hoog de zeespiegel tijdens de laatste warme periode op aarde lag. Deze kwestie is van groot belang voor het verhitte debat over de vraag tot hoe ver de zeespiegel in onze huidige, opwarmende wereld zou kunnen stijgen.
‘Levend overblijfsel van een oerwereld’
Hoewel mangroven buiten hun gebruikelijke smalle habitat langs kusten kunnen overleven, kunnen ze niet goed concurreren met andere bomen en planten, zegt Véronique Helfer, mangrove-expert van het Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen. “Normaliter beperken ze zich tot intergetijdengebied.”
Het nu ontdekte mangrovebos in het binnenland van Mexico heeft zo ver van de kust kunnen overleven dankzij de omringende bodem in dit gebied. Daaruit sijpelen grote hoeveelheden calcium in de lagune en de rivier, waardoor er een vloeibaar milieu ontstaat dat genoeg overeenkomsten met zeewater vertoont om de bomen de kans te geven te gedijen.
En de mangroven zijn niet de enigen. Je ziet hier ook sierlijke orchideeën, delicate varens en stranddruiven – allemaal plantensoorten die gewoonlijk in moderne mangrovebossen groeien. In afzettingen direct onder de houtige wortels van de mangroven zijn oeroude oesterschelpen bewaard gebleven. En aan de rand van de lagune zijn nog sporen van prehistorische zandduinen en schelpstranden te ontwaren.
De bredere vraag die Aburto-Oropeza en zijn collega’s stelden, was hoe en wanneer dit mangrovebos op deze plek was ontstaan. Mangroven verspreiden zich doorgaans niet over grote afstanden en zijn erg honkvast. Volgens Neil Saintilan, mangrove-expert aan de Australische Macquarie University in Sydney, ontspruiten mangrovezaden terwijl ze nog aan de boom hangen, waarna ze in het getijdewater vallen en doorgaans maar een klein eindje wegdrijven voordat ze in de directe omgeving wortel schieten.
De kwetsbare zaailingen zouden nooit met het water stroomopwaarts en door woelige stroomversnellingen naar het binnenland hebben kunnen drijven, dus de verre voorloper van dit bos moet hier zijn ontstaan toen deze plek nog aan de kust lag, zo concludeerden Aburto-Oropeza en zijn collega’s.
Om die hypothese te testen vergeleken ze het genetisch materiaal van deze bomen met andere mangroven die ver van deze plek vandaan groeiden, langs de kust van het Mexicaanse schiereiland Yucatán. “De geschiedenis van elk organisme op aarde wordt in het DNA ervan beschreven,” zegt Felipe Zapata, de bioloog van de UCLA die de genetische analyses uitvoerde.
Als de mangroven in het binnenland in de laatste warme periode op aarde groeiden en op deze plek achterbleven toen de zeespiegel weer begon te dalen, moesten ze in genetisch opzicht verschillen van moderne mangroven – en dat is wat duidelijk uit de analyse van hun genoom bleek.
Lees ook: Het verbruik van aardgas compenseren met bossen: zo doet Greenchoice dat
Maar het team ging nog een stapje verder. Wanneer cellen hun genetisch materiaal repliceren, maken ze daarbij aanzienlijke fouten, die zich na verloop van tijd ophopen. Het tempo waarin deze fouten zich opstapelen, is verrassend regelmatig, als een moleculaire klok die de genetische tijd bijhoudt. En uit die klok bleek dat de mangroven bij de lagune op z’n minst honderdduizend jaar geleden geïsoleerd waren geraakt van hun nauwste verwanten, wat ze tot “een levend overblijfsel van een oerwereld” maakten, in de woorden van Aburto-Oropeza.
Deze datering sluit ook precies aan op een periode in de geschiedenis van de aarde waarin de zeespiegel veel hoger lag dan tegenwoordig, hoewel over de precieze hoogte ervan nog wordt gedebatteerd.
Prehistorische zeespiegel
Gedurende zijn hele geschiedenis heeft onze planeet dankzij zijn sterk wiebelende rotatie-as grote klimaatschommelingen doorgemaakt. Soms was de aarde in zijn omloopbaan meer naar de zon toe gekanteld en absorbeerde dus meer warmte, terwijl de rotatie-as van onze planeet in andere tijdperken juist van de zon weg was gekanteld, waardoor het kouder op aarde werd. De temperaturen vertoonden daardoor in de loop der tijd enorme schommelingen, en dit had spectaculaire gevolgen voor de zeespiegel.
Tijdens de grote ijstijden, zoals de periode die de planeet zo’n 20.000 jaar geleden in een ijzige greep hield, strekten zich in Noord-Amerika reusachtige ijskappen tot aan de Grote Meren en Long Island uit. Ook de ijskap van de Zuidpool had zich tot ver buiten zijn huidige grenzen uitgebreid. Al dat ijs betekende dat immense hoeveelheden water waren bevroren, waardoor de zeespiegel sterk daalde. Koud zeewater neemt ook minder ruimte in dan warm zeewater, waardoor sommige kustlijnen ten opzichte van hun huidige locatie vele kilometers verder in zee lagen. Maar in fases waarin de aarde weer opwarmde, smolt het ijs en steeg de zeespiegel weer sterk.
Het laatste warme tijdvak op aarde bereikte zo’n 120.000 jaar geleden zijn hoogtepunt, toen de wereldwijde oppervlaktetemperatuur tussen een halve en anderhalve graad Celsius hoger lag dan kort vóór het begin van de Industriële Revolutie. Dat valt nog binnen de stijging van circa één graad Celsius waarmee de aarde na de Industriële Revolutie is opgewarmd. De meeste landen hebben zich in het Klimaatakkoord van Parijs verplicht tot het beperken van de opwarming van de aarde tot maximaal twee graden, en idealiter tot anderhalve graad Celsius.
Lees ook: Zware aardbevingen kunnen zeespiegel nog meer laten stijgen
“Deze wereld verschilde wat betreft het klimaat niet zoveel van onze tijd,” zegt Alex Simms, een geoloog van de University of California in Santa Barbara die de geschiedenis van de zeespiegelstijging in de Golf van Mexico heeft bestudeerd. “Betekent dit dat we kunnen verwachten dat de zeespiegel de komende duizend jaar met zo’n vijf meter of zelfs meer zal stijgen?”
Kleine verschillen maken veel uit. Zelfs een stijging van één meter zou betekenen dat enorme gebieden – met grote metropolen, drukke economische centra en belangrijk cultuurgoed – onder water zouden komen te staan. Ongeveer 770 miljoen mensen leven in kustgebieden die minder dan vijf meter boven de huidige zeespiegel liggen. Een stijging van tien meter zou een ware catastrofe zijn. Dus alle gegevens die meer inzicht bieden in prehistorische zeespiegelstijgingen, helpen wetenschappers om betrouwbaarder voorspellingen voor toekomstige risico’s te doen.
Hoe hoog kwam de zee?
Het vaststellen van de hoogte die de zeespiegel honderdduizend jaar geleden bereikte, toen het mangrovebos bij de lagune ontstond, is nog niet zo eenvoudig. Onderzoekers kijken daarbij vaak naar sporen van oeroude kustlijnen, zoals koralen of zandduinen. Vervolgens meten ze de afstand tussen deze sporen en de moderne kustlijn, waardoor ze het verschil in het niveau van de zeespiegel kunnen berekenen. Maar deze metingen worden gecompliceerd door talloze factoren, zoals veranderingen in getijden en de plaatselijke geologie. Ook de bron van het zeewater – bijvoorbeeld of het afgesmolten ijs van de Zuidpool of van Groenland afkomstig is – kan van invloed zijn op metingen van de zeespiegel langs kusten die een halve wereld van deze bronnen vandaan liggen.
Uit het onderzoek bleek dat het mangrovebos bij de lagune ontstond op een niveau dat negen meter boven de huidige zeespiegel lag. Het team ontdekte ook enkele geologische bewijzen daarvoor: in de directe omgeving van de lagune was door de plaatselijke bevolking een put geslagen en daarbij was men op grote diepte op een dikke laag schelpen en zand gestuit, die volgens de wetenschappers deel uitmaakten van een oeroud strand dat tien meter boven de huidige zeespiegel moet hebben gelegen.
Dit niveau grenst aan de uiterste waarde die voor de zeespiegelstijging tijdens het laatste interglaciaal wordt geschat. Maar zoals Nicole Khan, expert in zeespiegelstijging aan de Hong Kong University, opmerkt, vertegenwoordigt het niveau dat door het team is gevonden waarschijnlijk geen volledige zeespiegelstijging van negen meter, maar is voor een deel het resultaat van geologische veranderingen in de diepere aardmantel.
De locatie op het schiereiland Yucatán is waarschijnlijk beïnvloed door een proces dat ‘glacio-isostatische aanpassing’ wordt genoemd. Wanneer zich kolossale ijskappen vormen, zoals de dikke laag ijs die zich tijdens het laatste glaciaal over Noord-Amerika uitbreidde, oefenen deze kappen een zó immense druk op het aardoppervlak uit dat ze de aardkorst naar beneden duwen, als een lichaam dat een matras indeukt. De aardkorst duwt op zijn beurt de mantel neerwaarts, die als reactie daarop in de directe omgeving van de neergedrukte regio wat omhoog veert, waardoor er geleidelijk aan een vage bult of richel ontstaat waar het aardoppervlak hoger ligt dan het niveau waarop het zich normaliter zou bevinden – een zogenaamde ‘forebulge’.
Lees ook: Dubbele crisis in kustgebieden: bodemdaling én zeespiegelstijging
Het Yucatán-schiereiland ligt waarschijnlijk binnen het gebied waar zich de forebulge van de enorme Noord-Amerikaanse ijskap vormde, wat betekent dat de regio waarschijnlijk nog steeds omhoog is gekanteld door de druk van de inmiddels verdwenen ijskap en hoger ligt dan in een ver verleden. Uit recent onderzoek is gebleken dat de forebulge in het Caraïbisch gebied mogelijk nog enkele meters hoog is. Als hetzelfde voor de locatie op Yucatán zou gelden, dan vertegenwoordigt het niveau van het negen of tien meter hoge strand dat er werd aangetroffen, in werkelijkheid een veel lagere zeespiegel.
Volgens Khan zijn er nog veel onbeantwoorde vragen met betrekking tot de zeespiegelstijging in dit verhaal. Het belangrijkste is dat het nieuwe onderzoek veel gegevens heeft opgeleverd voor de hypothese dat grote zeespiegelstijgingen zich kunnen voordoen in situaties die niet zo veel verschillen van de huidige omstandigheden.
“Wat betreft zeespiegelstijgingen wordt uit dit onderzoek en andere studies duidelijk dat ze veel groter zijn geweest dan tegenwoordig, zelfs zonder ingrepen van de mens in het klimaat. Dat betekent dat we ons op veel grotere stijgingen moeten voorbereiden,” zegt Simms.
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com
